| 研究課題/領域番号 |
15K05593
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
中山 敦好 国立研究開発法人産業技術総合研究所, バイオメディカル研究部門, 主任研究員 (10357676)
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| 研究分担者 |
山野 尚子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, バイオメディカル研究部門, 主任研究員 (20358279)
川崎 典起 国立研究開発法人産業技術総合研究所, バイオメディカル研究部門, 主任研究員 (70344158)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 生分解 / 光触媒 / 抗菌 / ナイロン4 / ポリアミド4 / 土壌 / 活性汚泥 / 海水 |
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| 研究実績の概要 |
廃棄プラスチックによる海洋汚染などを解決するための一手段として生分解性プラスチックが注目されて久しいが、その普及はなかなか進まない。その原因の一つとして、使用中でも生分解が進行、物性の劣化を引き起こす点にある。初年度、可視域にまで吸収帯を有する光触媒が持つ弱い酸化力に起因する抗菌力が生分解抑制に効果的であることを示した。今年度は、バイオマスから容易に合成され、かつ、良好な生分解性を有するポリアミド４に光触媒を配合し、その効果について調べた。
ポリアミド４は、常法に従い合成し、再沈殿法で精製した。光触媒は酸化チタンを用い、溶媒キャスト法でコンポジットフィルムを作成した。生分解性は活性汚泥を用いて評価し、重量減少、消費酸素量の定量などで行った。また、土壌生分解試験では育苗ポット中の土壌表面に試料フィルムを並べ、土壌水分率を保持して試験を行い、一定期間ごとに重量測定した。
光触媒を含有する生分解性プラスチックは、通常、光照射条件下で光分解が進行し、分子量低下を引き起こすが、本樹脂は蛍光灯を光源とする光照射の前後で分子量は変化しなかった。また、光触媒を高濃度に添加しても同様の結果となったことから、本光触媒による光劣化は小さいといえる。フィルムを活性汚泥を含む培地中に浸すと、暗所では速やかな生分解が進行するが、光照射下では明らかに生分解が抑制された。光触媒含有ポリアミド４の表面を観察するとキャスト時の下面の方が光触媒粒子は多く分布しており、フィルムの裏、表が区別された。キャストの下層の方が光触媒が多く分布しており、PETフィルムに貼り付けて生分解試験を行ったところ、光触媒粒子の分布が多い面を露わにした方が生分解の抑制効果は大きく、フィルム表面での抗菌力が働いていることが示唆された。その他、光触媒濃度、光量、フィルム厚等の条件が生分解に及ぼす影響について結果を得た。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
予定した生分解性ポリアミド4を対象とした研究成果を得た。しかしながら、年度内での成果発表には間に合わなかった。また、光触媒コンポジットフィルムの表面分析が完了しなかった。
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| 今後の研究の推進方策 |
ポリアミド4及び他の生分解性ポリエステルに光触媒を担持したコンポジットフィルムの表面の分析を行い、波長、照度、光触媒濃度と抗菌性、生分解性との関係について調べ、よりキレのある光照射による生分解性抑制能のスイッチング性能を目指し、実用性の高い材料開発を進める。
１．光触媒コンポジットの作成：生分解の進行に伴う光触媒の樹脂からの脱離を抑制するため、末端に水酸基等の置換基導入を検討する。また、土壌中、海水中、コンポストなどの各種環境下での最適のスイッチング機能が効果的に働く最適な配合比及び配合方法を見出す。
２．暗所下での光触媒コンポジット材料表面の解析：１の光触媒含有樹脂に関して、フィルム表面の親水疎水性、タンパク・微生物の吸着性と抗菌性について調べる。
３．照度と生分解性との関係の検討：前年度に引き続いて、光触媒コンポジットの生分解性について、解析を行う。担持量を室内環境で抗菌発現される最少量に固定し、照度及び波長をパラメータとして抗菌、生分解の挙動を調べる。Cu/WO3系では弱い可視光でも光分解が無視できなくなる可能性があるので、Cu/TiO2系とは分けて、検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
作成した光触媒含有ポリアミド4コンポジットを用いて、照度など各種パラメータを振った条件下でのルーチン化された生分解性評価を実験補助員を雇用して行う予定であったが、光触媒含有ポリアミド4コンポジットの作成が予定より遅れたため、実験補助員の雇用期間が想定した期間より短くなった。また、当該年度予定していた評価実験は翌年度に回したため、予定していた人件費分を繰り越した。
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| 次年度使用額の使用計画 |
繰り越した分を用いて、次年度に実験補助員を雇用して生分解性評価実験を行う。
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